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11月16日, 贵州大学绿色农药全国重点实验室宋宝安院士团队的硕士研究生卢付能和博士生刘婷作为共同第一作者, 在植物科学领域TOP期刊上发表题为“Interfering Transposable Elements: ISXoo15 Transposase as a First-in-Class Antibacterial Target Against Xanthomonas oryzae pv. oryzae”的重要研究论文. 该研究首次发现稻黄单胞菌稻白叶枯致病变种(Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo)中的ISXoo15转座酶可能作为一种具有优异杀菌活性的嘧啶衍生物J9的分子靶标, 并进一步探索了该蛋白在调控Xoo致病性与毒力中的关键作用. 该发现为研发防治水稻细菌性病害的绿色农药提供了全新的杀菌剂分子靶标. Xoo是导致水稻白叶枯病的病原细菌, 它破坏水稻维管组织, 引起萎蔫, 叶片坏死和植株早衰, 严重威胁全球超过半数人口的粮食安全. 目前的防控手段主要依赖抗病品种选育和化学杀菌剂喷洒. 然而, 由于病原菌进化速度快, 抗生素耐药性广泛传播以及宿主抗性基因持久性有限, 防治成效面临严峻挑战. 传统杀菌剂(如氢氧化铜, 硫酸铜等无机铜制剂, 有机铜络合物)不仅防治效果下降, 还带来日益突出的环境风险. 因此, 开发新型抗菌策略十分迫切. 如何系统性发现兼具高特异性和成药性的新型抗菌靶标, 是当前抗微生物研究领域的重大瓶颈. 理想的靶标应对病原体的生存与适应性不可或缺, 并与宿主的同源性极低. 近期研究揭示了插入序列(IS)等转座元件(Transposable Elements, TEs)在黄单胞菌属病原菌的遗传多样性及毒力进化中的核心作用. 转座酶作为催化转座的核心执行者, 成为实现干预的理想靶点——抑制其活性能够削弱细菌毒力, 维持基因组稳定性, 并限制其适应性进化. 然而, 以黄单胞菌转座酶为靶点开发小分子抑制剂, 进而实现上述干预目标, 仍是一条尚未被探索的创新路径. 该研究发现了具有较高体外和体内抗Xoo活性的先导化合物J9, 并随后设计合成了其光亲和探针P-J9. 利用ABPP技术首次鉴定出ISXoo15转座酶是J9的潜在分子靶标. 通过分子对接, 动力学模拟和亲和力测定阐明了J9与该酶的结合模式. 生理和生化分析证实, 缺失编码该靶基因的敲除菌株的致病性和毒力显著降低, 而基因回补菌株的这些毒力相关表型则得到显著恢复. 蛋白质组学分析揭示, 在J9处理与转座酶缺陷菌株中, 涉及DNA修复, 重组及结合的多条通路均表现出持续下调. 这一现象不仅证实了ISXoo15转座酶的功能, 更揭示了其对基因组代谢稳态具有全局性的调控作用. 转座元件不仅驱动病原体的遗传变异, 也在其毒力进化中扮演核心角色;转座酶则是实现这一功能的关键. 本研究为以转座酶为靶点开发新型杀菌剂这一新策略, 提供了坚实的理论支撑与实验依据. 该研究由国家自然科学基金面上项目(32472604)资助.
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